[发明专利]一种不分光红外(NDIR)CO2气体传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种红外光学气体传感器，具体涉及一种基于不分光红外法(NDIR)CO₂气体传感器。

背景技术

CO₂气体传感器主要应用于燃气站，燃气泵房(站)，车间，农业大棚，塑料温室，宾馆，酒店，化工厂，冶金等气体使用或贮存的场所等领域。对于该气体浓度监测，目前国内外最常用的检测方法主要有：红外线气体传感器、半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器等。根据不同的原理，就相应有不同结构的检测器(通常称仪器的传感器)，分别适合测试不同类别的气体成分。与其它方法相比，利用不分光红外法(NDIR)原理的红外式气体传感器具有很多优点，精度和灵敏度高，选择性、稳定性和可靠性好，反应速度快，不容易中毒，寿命长，量程宽，抗干扰能力强等等。

不分光红外法(NDIR)原理是基于不同化合物在光谱作用下由于振动和旋转变化而表现了不同的吸收峰值。气体的吸收光谱会随物质的不同而存在差异，不同气体分子的化学结构不同，就导致了对不同波长的红外辐射的吸收程度不同，即：不同的物体对应不同的吸收光谱，而每种气体在其光谱中，对特定波长的光有较强的吸收。当不同波长的红外辐射依次照射到样品物质时，某些波长的辐射能被样品物质选择吸收而变弱，产生红外吸收光谱，故当知道某种物质的红外吸收光谱时，便能从中获得该物质在红外区的吸收峰。同一种物质不同浓度时，在同一吸收峰位置会有不同的吸收强度，吸收强度与浓度成正比关系，通过检测气体对光的波长和强度的影响，便可以确定气体的浓度。

关于红外气体传感器技术的研究，国外发达国家起步比较早，红外气体传感器技术已经比较成熟，生产出的产品也是稳定性好，精度高，几乎占据了国内红外CO₂气体传感器的整个市场，而且价格昂贵。我国不分光红外(NDIR)气体传感器技术尚不成熟，尽管国内也有研究，但是理论基础不深入也够系统，而且自动化水平不高，导致产品可靠性差，与国外先进水平存在着巨大差距，所以关键元件依旧是从国外进口。目前国内生产的传感器主要是电化学气体传感器，存在很多不足之处：误差比较大、数据不稳定，使用寿命短等缺点。

发明内容

本发明针对现有气体传感器存在的缺点，研制一种不分光红外(NDIR)CO₂气体传感器，具有成本低、稳定性好、精度高、可靠性高、寿命长等优点。

一种基于不分光红外法(NDIR)CO₂气体传感器，系统的主要由电路板和气室结构组成，其中电路板包括光源驱动电路板、探测器电路板以及主控板，气室结构部分包括进气室、镀膜气室和出气室，其特征在于：所述光源驱动电路板、探测器电路板以及主控板通过螺钉与气室分别于左端、右端以及底部固定连接；所述光源和红外探测器分别固定在光源驱动电路板和探测器电路板，并且放置在进气室与出气室；所述的进气室和出气室内部各有两个凹槽和一个窗口片，密封圈被卡在凹槽内；镀膜气室通过镀膜气室凹槽与密封圈进行配合并于进气室和出气室固定连接；所述光源发出的光束通过聚光杯平行射出，通过窗口片，射向红外探测器上，探测器与探测板电路相连接。

所述光源、红外探测器、镀膜气室三者的中心须在同一条直线上。

所述镀膜气室采用黄铜镀金。

所述镀膜气室取10～20mm之间。

所述红外探测器具有两个通道，一个为参考通道，另一个为探测通道。

所述窗口片一侧靠在进气室，另一侧由卡在进气室左端凹槽的密封圈来固定。

所述镀膜气室凹槽同时与进气室右凹槽和出气室左凹槽通过弹性的密封圈来卡紧固定。

所述进气室的左端内径与聚光杯直径相同，且聚光杯一端靠着密封圈，一端靠着光源驱动电路板。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过研究设计合理的气室，不仅使光强发射均匀，而且消除可能对系统产生误差的干扰因素；气室结构简单、紧凑，不需要太复杂的气室结构，更易于拆卸、清洗；通过微弱信号检测技术以及误差理论分析与数据处理，并且解决了温度、大气压强等环境因素对浓度测量的影响的补偿问题，提高系统测量精度、灵敏性和稳定性。

说明附图

图1为CO₂气体传感器结构爆炸图。

图2为CO₂气体传感器出气室侧视图。

图3为CO₂气体传感器出气室剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对发明作进一步详细描述。